Evaluasi Eksperimental Respons Sistem Kendali Level Air Satu Tangki Menggunakan Fuzzy Sugeno Orde-0 Berbasis Arduino

Abstract

Penelitian ini mengevaluasi secara kritis respons prototipe kendali level air satu tangki berbasis Arduino Uno dan Fuzzy Sugeno Orde-0. Sistem menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04, driver L298N, pompa DC 12 V, dua masukan berupa error dan perubahan error, serta keluaran PWM 0-255. Data yang dapat diaudit terdiri atas lima ulangan awal pada setpoint 10 cm dan 17 cm serta satu rekaman eksploratif setelah penyetelan manual pada masing-masing setpoint. Untuk menghindari bias interpretasi, kesalahan kendali berbasis sensor dibedakan dari kesalahan terhadap pengukuran manual dan selisih sensor-manual. Pada setpoint 10 cm, rerata pembacaan sensor adalah 9,24 ± 0,33 cm dengan mean absolute error (MAE) 0,76 cm atau 7,60%, sedangkan pengukuran manual adalah 10,80 ± 0,84 cm dengan MAE 0,80 cm atau 8,00%. Selisih absolut sensor-manual mencapai rata-rata 1,56 cm. Pada setpoint 17 cm, rerata pembacaan sensor adalah 16,68 ± 0,43 cm dengan MAE 0,36 cm atau 2,12%, sedangkan pengukuran manual adalah 16,50 ± 0,87 cm dengan MAE 0,50 cm atau 2,94%; selisih absolut sensor-manual rata-rata 0,30 cm. Pada rekaman eksploratif setelah penyetelan, level 10 cm berakhir pada 9,6 cm pada detik ke-85,2 tanpa overshoot yang teramati, sedangkan pengujian 17 cm berakhir pada 11,8 cm pada detik ke-126,6 sehingga belum mencapai kondisi tunak. Hasil ini menunjukkan fungsi dasar kontroler dalam memodulasi PWM, tetapi belum membuktikan perbaikan performa yang konsisten. Validasi lebih lanjut memerlukan kalibrasi sensor, dokumentasi lengkap fungsi keanggotaan dan rule base, data deret waktu mentah, serta pengujian berulang dengan kondisi dan durasi yang setara.

This study critically evaluates the response of an Arduino Uno-based single-tank water-level control prototype using a zero-order Sugeno fuzzy controller. The system comprises an HC-SR04 ultrasonic sensor, an L298N driver, a 12 V DC pump, error and change-in-error inputs, and a 0-255 PWM output. Auditable data include five initial trials at the 10 cm and 17 cm setpoints and one exploratory post-tuning record for each setpoint. To prevent misleading interpretation, sensor-based control error was separated from manual-reference error and sensor-manual discrepancy. At 10 cm, the mean sensor reading was 9.24 ± 0.33 cm, with a mean absolute error (MAE) of 0.76 cm (7.60%); the manual reading was 10.80 ± 0.84 cm, with an MAE of 0.80 cm (8.00%). The mean absolute sensor-manual discrepancy was 1.56 cm. At 17 cm, the mean sensor reading was 16.68 ± 0.43 cm, with an MAE of 0.36 cm (2.12%); the manual reading was 16.50 ± 0.87 cm, with an MAE of 0.50 cm (2.94%), and the mean absolute sensor-manual discrepancy was 0.30 cm. In the exploratory tuned records, the 10 cm test ended at 9.6 cm at 85.2 s without an observed overshoot, whereas the 17 cm test ended at 11.8 cm at 126.6 s and therefore had not reached steady state. The results confirm basic PWM modulation functionality but do not establish consistent performance improvement. Further validation requires sensor calibration, complete membership-function and rule-base documentation, raw time-series data, and repeated matched-condition testing.